Diseño generativo: crear objetos con algoritmos

La idea de aplicar los principios de la evolución natural a la resolución de problemas nace con los primeros ordenadores y se desarrolla en los años 60 y 70 con la llamada computación evolutiva (evolutionary computation), que gracias a la impresión 3D ha dado el salto del software al hardware y lo que Agoston Eiben y Jim Smith (2015) denominan “objetos evolutivos.” En términos generales, el uso de algoritmos evolutivos permite generar rápidamente un amplio espectro de soluciones posibles para un problema. Tan sólo hay que determinar los parámetros del problema y el nivel de adecuación de las soluciones que nos ofrece el programa. Con todo, según advierten los investigadores, “no hay garantías de que esta búsqueda [de soluciones] será efectiva o eficiente” (Eiben y Smith, 2015, p.477). Esto no impide que los algoritmos evolutivos se empleen de forma cada vez más extendida, puesto que presentan una serie de ventajas:

• Los algoritmos no suponen ideas preconcebidas acerca del problema.

• Son flexibles, puesto que se pueden combinar con otros métodos.

• Son robustos y adaptables a cambios.

• No se centran en una única solución y permiten tomar decisiones una vez se hacen patentes qué opciones son posibles.

• Pueden producir soluciones inesperadas pero efectivas. (Eiben y Smith, 2015, p.480)

Los investigadores concluyen que el uso de algoritmos evolutivos, combinada con sistemas de producción robóticos, pueden transformar el proceso de diseño y producción en uno de selección y reproducción, en el que la intervención humana podría dejar de ser necesaria (Eiben y Smith, 2015, p.480). Si bien este extremo no se ha dado aún, sí es cierto que los proyectos de diseño generativo son fruto de un proceso más cercano a la colaboración con la máquina que a su uso como mera herramienta.

Esta distinción es fundamental en la definición que hace Jordan Brandt, asesor tecnológico en Autodesk: mientras el diseño “explícito” consiste en dibujar una idea que el diseñador tiene en la cabeza, el diseño generativo consiste en indicar al ordenador los objetivos del diseño y dejar que el programa cree numerosas opciones, entre las cuales se escogerán las mejores para crear nuevas opciones hasta llegar al prototipo definitivo (Rhodes, 2015). Un cambio sustancial en el resultado de este proceso de diseño no es únicamente la participación más activa del ordenador, sino también la generación de soluciones totalmente inesperadas. Como señalan Eiben y Smith, los algoritmos no tienen ideas preconcebidas sobre el diseño que deben realizar, no se dejan llevar por cuestiones estéticas o ejemplos de grandes diseños del pasado, que sí son factores de peso en la mente de un diseñador. Aunque el diseñador participe en la selección y refinamiento del prototipo final, lo hace ya con formas que posiblemente no habría imaginado, y que curiosamente se parecen a las formas que crea la naturaleza: estructuras similares a esqueletos de animales o las ramificaciones de un árbol demuestran ser las más efectivas para distribuir las fuerzas que debe resistir una determinada estructura, empleando la mínima cantidad de materia posible. Estos diseños “huesudos” suelen ser posteriormente adaptados a modelos más regulares en el caso de piezas de maquinaria y otros elementos de diseño industrial, pero también se conservan en algunos diseños de objetos cotidianos que permiten jugar con la particular estética de unas formas que parecen orgánicas.

DISEÑAR CON ALGORITMOS

La empresa Autodesk, conocida por el programa AutoCAD, de uso ampliamente extendido en diseño y arquitectura, ha desarrollado una serie de aplicaciones que permiten trabajar con computación evolutiva en todo tipo de proyectos de diseño. La empresa destaca entre los beneficios del diseño generativo la posibilidad de explorar una amplia variedad de opciones, crear diseños que no podrían fabricarse con métodos tradicionales y optimizar el uso de los materiales, los métodos de fabricación y los costes. El software de Autodesk se emplea en cuatro tipos de procesos de diseño generativo:

• Síntesis de formas: el programa produce una serie de alternativas a partir de los objetivos y limitaciones establecidos por los diseñadores.

• Optimización de superficies y retículas: el programa crea entramados y retículas internas en un objeto para hacerlo más ligero y resistente.

• Optimización topológica: el programa reduce el peso de un objeto realizando un análisis que permite eliminar material innecesario, sin perder fuerza o resistencia.

• Estructuras trabeculares: el programa crea poros en estructuras sólidas para imitar huesos en implantes médicos.

A cada uno de estos procesos le corresponde un programa específico. Entre ellos, Dreamcatcher es el que resulta más interesante en cuanto a la posibilidad de generar nuevos diseños desde cero. Este programa permite a los diseñadores indicar los objetivos del diseño, sus requisitos, materiales a emplear, método de fabricación y coste máximo, entre otras variables. A partir de estos datos se generan numerosos prototipos que exploran diversas maneras de atender a las indicaciones iniciales. Estos prototipos son examinados por los propios diseñadores, quienes indican cuáles les parecen mejores, y así se inicia un nuevo proceso en el que el programa busca nuevas soluciones a partir de los prototipos escogidos. Para ajustarse mejor a situaciones reales, Dreamcatcher cuenta una extensa librería de objetos predefinidos cuyas características se asemejan a las de los objetos que se quieren diseñar. De esta manera, el diseño resulta de un proceso dialógico entre el diseñador y el programa, que se nutre de interacciones previas.